フンコロガシは、たまを ころがして はこぶ むしです。ある しゅるいは、つきが でている よる、たまを まっすぐ ころがして すすみます［1］。

けんきゅうする 人たちが、つきそのものを かくしたり、つきの いちを かえたり しても、むしは あまり まよいません。つきの まわりに できる ひかりの むきの もようの ほうが、たよりに なるようです［2］。

では、ひかりの むきの もようって、どんな ものでしょう。

フンコロガシは、糞を丸めた玉を転がして運ぶ虫です。南アフリカなどにすむ夜行性の種（Scarabaeus zambesianus）は、月が出ている夜に、玉をほぼまっすぐ転がして進みます。研究では、その進路に月の光の偏光が使われていると報告されました。月明かりの偏光は、昼の空の約100万分の1の暗さです［1］。

確かめた方法の一つは、月そのものを隠したり、位置を変えたりすることです。それでも、虫の進路の精度はあまり落ちませんでした［2］。研究者は、月のまわりにできる偏光のパターンのほうが、方角の手がかりとして信頼できると考えています［2］。

同じ虫は、夕方の薄明かりのときの空の偏光パターンも使って進みます［3］。

月がなくても、空には光の向きの模様があるのでしょうか。次に、その模様の正体を見てみます。

フンコロガシは糞を玉にして転がし、運ぶ。南アフリカ周辺の夜行性の種 Scarabaeus zambesianus は、月が出ている夜に玉をほぼ直進させる。その進路の手がかりが月光の偏光であり、強さは昼の空の約100万分の1にすぎない、と報告された［1］。

では、虫は月の像そのものを見ているのか、それとも偏光を使っているのか。続く研究では、月そのものを隠したり位置を変えたりしても、進路の精度があまり落ちなかった［2］。このため、月の像よりも月のまわりにできる偏光パターンのほうが、方角の手がかりとして信頼できると解釈されている［2］。

この虫は月のない時間帯にも手がかりを持つ。夕方の薄明かりのときの空の偏光パターンも、直進に使われる［3］。ただし「最初の例」は当時の知見で、現在も唯一だとは言えない。

月や夕空の「偏光パターン」とは、空のどこに、どんな向きで現れるものなのか。次の章で、昼の空を例に見る。

ひかりは、ゆれながら すすむ なみの ようなものです。その ゆれる むきが そろった ひかりを、偏光へんこうと いいます。ひかりが よわい、という ことでは ありません。

たいようの ひかりは、そらの くうきに あたって ちらばります。すると、そらの ばしょごとに、ゆれる むきが かわります。もようは、たいようを まんなかに した わのように なります［4］。

むしの めの うえの ほうに、この むきを かんじる とくべつな ぶぶんが あります［4］。たいようが くもで みえなくても、そらの いちぶの もようから ほうがくを しれるのかも しれません。

光は波のように振動しながら進みます。その振動する向きがそろった光が偏光です。光が弱いという意味ではありません。

太陽の光が大気の中で散らばると、空の場所ごとに偏光の度合いと向きが変わります。偏光の向きは、見ている人と太陽を結ぶ線に対して垂直になり、空全体で太陽を中心にした輪のような模様ができます［4］。太陽が低くても高くても、この「太陽を中心にした輪」という決まりは変わりません。

人の目は、この向きをほとんど区別できません。人にもごくわずかな偏光への感度があることは、19世紀に報告されています［5］。

昆虫は、複眼の上の端にある背側縁域（はいそくえんいき）という特別な部分で偏光を感じます［4］。動物が偏光を使うことは、初期のミツバチの行動の研究から見つかったとされています［5］。では、ハチは空のどれくらいが見えれば、方角が分かるのでしょうか。

偏光とは、光の振動（電場）の向きがそろった状態をいう。光が弱いことではない。太陽光が大気で散乱されると、空の位置ごとに偏光の度合いと向きが変わる。偏光の主軸は、観察者と太陽を結ぶ線に垂直で、空全体では太陽を中心にした輪のような模様になる［4］。太陽の位置が決まればパターンも決まるため、太陽そのものが見えなくても、空の一部から方角の情報を引き出せる可能性が生まれる。

人の偏光感度はごくわずかで、19世紀に報告された［5］。動物のほうは、初期のミツバチの行動の研究から偏光の利用が見つかったとされる［5］。

昆虫は、複眼の上端の背側縁域（はいそくえんいき、DRA）で偏光を感じる［4］。では、ミツバチはこの部分でどのように向きを区別し、空のどれほどが見えていれば足りるのか。

ハチの めには、ひかりの むきを みわける しかけが あります。むきが 90ど ちがう 2しゅるいの さいぼうが ならんで いて、むきを くらべて いるのです［6］。

この ハチは、紫外線しがいせんという 人の めに みえない ひかりで、むきを おぼえました。あおや みどりの ひかりでは、おぼえませんでした［6］。

紫外線しがいせんは、ふつうの ひかりより くもを とおりやすい そうです［5］。でも、くもや はっぱが そらを かくすことは あります。

むかしの けんきゅうでは、ハチは そらの いちぶだけでも、いちにちじゅう つかえる「そらの ちず」を もっていると しめされました［7］。たいようは うごきますよね。ちずは、どうして ずれないのでしょう。

ミツバチの背側縁域の個眼には、光を感じる細胞が2組あり、その細胞の微細な構造が、互いに90°の向きにそろっています。2組の反応を比べれば、偏光の向きを区別できます［6］。

この論文では、ミツバチは紫外線（波長350nm）でだけ偏光の向きを学習し、青や緑の光では学習しませんでした［6］。紫外線は、可視光より雲を通りやすいとされます［5］。ただし、雲や植物が空をさえぎったり、偏光のパターンを乱したりすることはあり、「曇りでも完全に使える」とは言えません。

1982年、ロッセルとウェーナーは、ミツバチが一日中使える「一般化した空の地図」をもつことを示しました［7］。空のパターンの一部が見えるだけで方角を読み取れる、というのは、この実験の条件でのことです。実際の曇り空での性能とは、分けて考える必要があります。

とはいえ、太陽は動きます。時刻が変われば、空の模様の向きも変わるはずです。その変化を、虫はどう補っているのでしょうか。

ミツバチの背側縁域の各個眼には、微絨毛の向きが互いに90°になった光受容細胞が2組ある。2組の応答の差から、偏光の向きを区別できる。この論文では、ミツバチは紫外線（350nm）でだけ偏光の向きを学習し、青・緑では学習しなかった［6］。偏光の検出が紫外線域で行われているわけだ。紫外線は可視光より雲を通りやすいとされるが、雲や植物が空を遮る、またはパターンを乱すことはあり得る［5］。

1982年のRossel & Wehnerは、ミツバチが一日中使える「一般化した空の地図」（generalized celestial map）をもつことを示した［7］。空の一部しか見えなくても方角を読めるという趣旨の結果だが、これは実験条件つきの結果であり、曇り空での性能とは別の問題である。

ここで一つ疑問が残る。偏光の向きは太陽の位置で決まるので、時刻とともに空の模様は回る。同じ向きの光でも、朝と昼とでは指す方角がちがうはずだ。昆虫はそのずれを、どう補正するのか。

たいようは、あさと ひると ゆうがたで いちが ちがいます。だから、そらの ひかりの むきも、じかんと いっしょに かわります。

むしは、からだの なかの とけいを つかって、この ずれを なおして いると かんがえられて います。この とけいを 体内時計たいないどけいと いいます。

コオロギと いう むしを しらべた 日本の けんきゅうが あります。のうの さいぼうが、じこくに よって、ひかりの むきへの はんのうの おおきさを かえました［8］。

これは コオロギの はなしです。ハチも おなじだと、いいきる ことは できません。

偏光の向きは、太陽の動きにつれて変わります。朝に「北」を指していた模様と、昼の模様では、向きがちがうからです。そのずれは、昆虫の体内時計で補正されていると考えられています。

神戸大学の佐倉緑さんの研究（2010〜2012年度）では、コオロギの脳の神経細胞で、時刻によって偏光の向きの変化への反応の大きさが変わることが記録されました［8］。偏光を見るしくみが体内時計の制御を受けていて、偏光を使った方向づけの「時間の補正」に関わっている、と解釈されています［8］。

対象はコオロギです。ミツバチで同じことが起きていると言い切る材料は、ここにはありません。

では、目印のない砂漠のアリは、空の光の向きをどう使って巣へ戻るのでしょう。

偏光の向きが太陽の位置に応じて変わるのであれば、昆虫には時刻の補正が要る。これを担うのが体内時計だと考えられている。神戸大学の佐倉緑らによる2010〜2012年度の研究では、コオロギの脳の神経細胞で、時刻によって偏光の向き（e-ベクトル）の変化への応答の振幅が変わることが記録された。偏光視のシステムが体内時計の制御下にあり、偏光を使った航法行動の時間補償に寄与している、と報告されている［8］。

ただし、この結果の対象はコオロギである。ミツバチも同じしくみだと断定するには、別の根拠が要る。

では、砂漠のアリは偏光と歩数をどう使って巣に戻るのか。次の章で、体内時計の補正を前提にしながら、砂漠で巣に戻るアリの航法を見る。

サハラの さばくに すむ アリ（サハラギンアリの なかま）は、めじるしの すくない すなの うえを あるきます。それでも、すに もどります。

この アリは、たいようなどの ほかの てがかりより、そらの ひかりの むきを いちばん たいせつに すると いわれます［9］。めの うえの ぶぶんを りょうほう ふさがれると、ほうがくが わからなく なりました［9］。

たいようの むきと ひかりの むきが ちがう ときは、そのまんなかの ほうこうに すすみました［9］。

ながい みちのりを あるいた あとでも、すの いりぐちの ちかくまで、まっすぐ もどることが あると いいます［10］。

砂漠にすむサハラギンアリの仲間（Cataglyphis）は、目印の少ない地面を歩いて餌を探し、まっすぐ巣へ戻ります。この研究では、空の偏光のパターンが最も正確な方角の情報とされ、太陽など他の手がかりより優先されました［9］。

その根拠の一つが、目の背側縁域を両目ともふさぐ実験です。すると、アリは方角を見失いました。太陽と偏光の情報が食いちがうときには、両方の中間の向きに進みました［9］。

歩いた距離と方角を足し合わせて「巣までのベクトル」を更新し続ける方法は、経路積分と呼ばれます。研究によると、長い道のりを歩いたあとでも、巣の入り口のすぐそばまで直線で戻れます［10］。

ここまで見てきた虫は、偏光を「見て」進んでいるようでした。では、長い旅をする鳥はどうでしょう。

サハラギンアリ類（Cataglyphis）は、目印の乏しい砂漠で、餌場から巣へほぼ直線で戻る。ベルリン・フンボルト大学の博士論文（英語要約）によれば、この種の天空コンパスのなかでは、偏光コンパスが最も正確な方角の情報を与え、太陽などの手がかりより優先される［9］。背側縁域を両目ともふさがれると方角を見失い、太陽と偏光の情報を食いちがわせると、その中間の向きに進んだ［9］。つまり、偏光は他の手がかりを単に補うのではなく、優先順位が高い。

方角だけでは巣に戻れない。歩数から距離を、偏光から方角を得て「家へのベクトル」を更新し続ける経路積分が、もう一つの柱になる。長い道のりのあとでも、巣の入り口のすぐそばの場所へ直線で戻る例が報告されている［10］。

この精度は、偏光コンパスと歩数の記録が、どちらも安定して働くことを前提とする。方角を信じ切る虫に対し、鳥は偏光をまったくちがう使い方をするとされる。次の章で見る。

とりの なかには、じしゃくの ような ちからを かんじて、ほうがくを きめる ものが います。その しくみを、磁気じきコンパスと いいます。

わたりどりの サバンナスズメは、ちへいせんの ちかくの そらの ひかりの むきを てがかりに、あさと ゆうがたに、この コンパスを あわせなおすと ほうこくされて います［11］。

つまり、とりは ひかりの むきを みて すすむ のでは ありません。コンパスの ずれを なおす ために つかって いるのです。

鳥は、虫とは少しちがう使い方をするようです。渡り鳥のサバンナスズメは、地平線に近い空の偏光を手がかりに、日の出と日の入りのときに磁気コンパスを合わせ直すと報告されています［11］。磁気コンパスとは、地球の磁場を感じて方角を決めるしくみです。

つまり、鳥は偏光を見て直接に方角を決めるのではなく、磁気コンパスの較正に偏光を使います。

ゼブラフィンチを使ったルンド大学の実験では、光の偏光が磁場と平行なときだけ、磁気コンパスで方角を選べました［12］。研究者は、日の出と日の入りは偏光がおよそ南北にそろうので磁場を感じやすく、昼は垂直になって感じにくいと考えています［12］。これは仮説で、朝夕に合わせ直す理由がすべて分かったわけではありません。

渡り鳥の場合、偏光は方角を直接決める手がかりではなく、磁気コンパスの較正に使われるとされる。サバンナスズメ（Savannah sparrow）は、地平線近くの空の偏光を手がかりにして、日の出と日の入りに磁気コンパスを合わせ直す（Muheimら、2006年）［11］。つまり「偏光を見て進む」昆虫の例とは区別される。

なぜ朝夕なのか。ルンド大学のゼブラフィンチの実験では、光の偏光が磁場と平行なときだけ、磁気コンパスで方角を選べた［12］。日の出・日の入りには、偏光の向きがおよそ南北にそろう。そのため磁場の向きと重なり、感じやすい状態になる。昼は偏光が磁場と垂直になり、感じにくくなる、と研究者は考える［12］。この物理的な説明は推測を含み、確定した結論ではない。

夜、月、夕空、朝夕の地平線。動物たちは、人の目に見えない光の向きを、場面に応じてちがう仕事に使っているらしい。では、その向きは、身近な道具で確かめられるだろうか。

おうちの 人が 偏光へんこうサングラスを もって いたら、かりて みましょう。スマホの がめんを ひらいて、サングラスを ひとつ めの まえに もち、ゆっくり ぐるっと まわします。

きしゅに よっては、ある むきで がめんが くらく なります。がめんから でる ひかりの むきが、そろって いるからです。

たいように むけて のぞくのは、ぜったいに やめましょう。

偏光サングラスをもっている人は、スマホやパソコンの画面で光の向きを確かめられます。画面を表示したまま、サングラスのレンズを目の前に持ち、レンズだけをゆっくり一周させます。機種によっては、ある向きで画面が暗くなったり見えなくなったりします。画面から出る光の向きがそろっているからです。

屋外で空を見るときも、レンズを回して明るさの変化を見られますが、太陽の方向にレンズを向けるのは絶対にやめましょう。

虫は、自分で首を回さなくても、複眼の上端の部分が光の向きを読み取ります。レンズを回して見えた変化は、その向きの手がかりを、人が借りて見ているようなものです。

偏光サングラスとスマホの画面があれば、光の向きの観察ができる。画面を表示した状態で、レンズを目の前に持ち、レンズだけをゆっくり一周させる。機種によっては、ある向きで画面が暗くなる。画面から出る光の向きがそろっているためで、レンズの向きとの関係で明るさが変わる。レンズを回す角度と明るさの変化を、数回記録するとよい。太陽に向けてレンズ越しに見ることは、絶対にしない。

原典に当たるなら、月明かりの偏光を扱った Dacke らの論文（Nature 2003、Proc R Soc B 2004）と、鳥の磁気コンパス較正を扱った Muheim らの論文が起点になる。いずれも英語の資料で、出典欄に一覧がある。